新型纳米结构材料突破高温下稳定性难题

记者6日从中科院合肥物质科学研究院了解到，该院固体所研究团队近日在国内率先成功制备出同时具有高强度、高热稳定性的高界面铜钽(Cu/Ta)纳米多层膜块体材料。这项成果突破了传统纳米材料高温条件下的不稳定性问题，为下一代核电装置结构材料的设计提供了思路。

相关研究成果近期发表在国际材料界权威期刊《ActaMaterialia》上。

纳米结构材料，因为其高强度及丰富的界面被认为是下一代核电装置的理想候选材料。然而，传统的纳米结构材料在高温、强辐照等极端条件下结构和性能都不稳定，因此制备同时具有高强度及高稳定性的纳米结构材料一直是材料研究的难题。

固体所内耗与固体缺陷研究室核材料研究团队以大塑性变形法，有效克服了材料在累积叠轧过程中出现的塑性不稳定现象及边裂问题，首次成功制备出了层数为12288层，最小单层膜厚为50纳米的高界面铜钽纳米多层膜块体。微观结构表明，这种铜钽纳米多层膜块体层状结构连续，铜、钽界面平直清晰。力学性能测试结果表明，其强度达到了初始原材料的5倍。更为重要的是，这种材料还具有非常优异的高温热稳定性，500℃退火1小时后硬度不变，600℃退火1小时后硬度仅下降6.6%。这一高强度、高热稳定性材料的成功制备为极端条件下材料设计提供了新思路，为下一步研究铜钒、铜钨、铬钨等纳米多层膜块体材料打下了基础。

该研究得到国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等项目的资助。